LC正弦波振荡器的典型电路ppt课件.ppt

正弦波振荡器 第4章 2 本章知识点及结构 正弦波振荡器 工作原理 功能 如何实现功能 4 1 4 2 性能指标 有哪些 如何计算或评价 4 5 及穿插在4 3 4 4 4 6 4 7 电路构成 有哪几部分 不同形式电路的优缺点比较 4 3 4 4 4 6 4 7 3 第4章正弦波振荡器 4 1概述4 2振荡器基本原理4 3三端式LC振荡器 重点 4 4改进型电容三端式电路 重点 4 5振荡器的频率稳定问题4 6石英晶体谐振器4 7石英晶体振荡器电路 重点 4 本节问题 1 正弦波振荡器在无线收发系统中的位置 2 振荡器的实质 与放大器实质有何不同 3 评价振荡器性能的主要技术指标 5 LC正弦波振荡器的典型电路 4 1概述 4 振荡器的种类 5 4 1概述 6 2 振荡器的实质 能量转换器件 在没有外加信号的情况下 自动地将直流电源的能量转换为交流振荡能量的装置 自激振荡 放大器的实质 能量转换器件 在外加信号的激励下 将直流电源的能量转换为交流能量 比较 7 3 评价振荡器性能的主要技术指标 1 振荡频率 2 频率稳定度 8 不同类型的正弦波振荡器所适宜的工作频段 4 振荡器的种类 正弦波振荡器 非正弦波振荡器 从振荡波形分 反馈式振荡器 负阻式振荡器 从振荡器特性分 9 5 LC正弦波振荡器的典型电路 10 一 从调谐放大电路到自激振荡电路二 维持自激振荡的两个条件 即振荡的平衡条件 三 振荡的起振条件 即通电之初 振荡是如何建立起来的 四 振荡的稳定条件 4 2反馈型正弦波自激振荡器原理 11 正弦波反馈振荡器主要由三个部分构成 一 从调谐放大电路到自激振荡电路 12 二 产生自激振荡的两个条件 振荡的平衡条件 13 三 振荡的起振条件 即通电之初 振荡是如何建立起来的 14 如果环路增益特性存在着两个平衡点A和B 其中 A点是稳定的 而B是不稳定点 四 振荡器的稳定条件 通过上述讨论可见 要使平衡点稳定 T o 必须在UiA附近具有负斜率变化 15 小结 16 一 电容反馈三点式振荡器 考毕兹振荡器 二 电感反馈三点式振荡器 哈特莱振荡器 三 三点式LC振荡器相位平衡条件的判断准则 重点 4 3三点式LC振荡器 重点 17 一 电容反馈三点式振荡器 考毕兹振荡器 二 电感反馈三点式振荡器 哈特莱振荡器 1 电路结构 2 验证相位平衡条件 1 电路结构 2 验证相位平衡条件 三 总结出 三点式LC振荡器相位平衡条件的判断准则 分析思路 18 2 相位平衡条件 3 起振条件 4 振荡频率 一 电容反馈三点式振荡器 考毕兹振荡器 1 电路结构 对应电路名称的来历 19 1 反馈系数 KF 1 3 起振条件 注 若考虑管子的输入 输出电容Co Ci 则 2 电压放大倍数 20 4 振荡频率 即谐振回路的谐振频率 注 若考虑管子的输入 输出电容Co Ci 则 21 2 相位平衡条件 1 电路结构 对应电路名称的来历 二 电感反馈三点式振荡器 哈特莱振荡器 3 起振条件 4 振荡频率 22 三 LC振荡器相位平衡条件的判断准则 X1 X2 X3 0 X1 X2 X3 1 晶体管发射极所接的两个电抗元件性质相同 而不与发射极相接的回路元件 其电抗性质与前者相反 2 谐振频率满足 X1 X2 X3 23 24 4 4改进型电容三端式振荡器电路 一 串联改进型电容三点式振荡器 克拉泼振荡器 二 并联改进型电容三点式振荡器 西勒振荡器 25 一 串联改进型电容三点式振荡器 克拉泼振荡器 若选C3 C1 C3 C2 则 反馈系数 1 如果C1 C2过大 则振荡幅度就太低 2 当减小C3来提高振荡频率f0时 振荡幅度显著下降 当C3减小到一定程度时 可能停振 因此 限制了f0的提高 3 用作频率可调的振荡器时 振荡幅度随频率增加而下降 在频段范围内幅度不平稳 频率覆盖系数不大 约为1 2 1 3 26 二 并联改进型电容三点式振荡器 西勒振荡器 1 振荡频率 若选C3 C1 C3 C2 则 当改变C 以改变频率时 不影响n 以及输出波形幅度 既保持了频率稳定的优点 还解决了幅度平稳和提高频率的问题 频率覆盖系数 1 6 1 8 2 27 28 例 对于下图所示的振荡器线路 已知 1 画出交流等效电路 说明振荡器类型 2 计算反馈系数和振荡频率 29 4 5振荡器的频率稳定问题 一 振荡器的频率稳定度 二 造成频率不稳定的因素 三 稳频措施 30 1 绝对频率稳定度 2 相对频率稳定度 一 振荡器的频率稳定度 31 二 造成频率不稳定的因素 1 客观原因 外界温度变化 使LC参数 晶体管参数不稳定 电源不稳定 引起振荡器工作点变化 晶体管参数变化 2 主观原因 电路结构本身的不稳定 如 哈特莱振荡器的频率稳定性不如考毕兹振荡器 32 1 振荡器置于恒温箱内 或屏蔽振荡器 或使之远离干扰源 2 采用良好的稳压电源供电3 提高振荡回路的品质因数4 减小负载 或下一级电路 对振荡器的影响方法 振荡器后加缓冲级5 采用稳定性好的振荡电路 三 稳频措施 33 缓冲级 1 作用 隔离 或减弱 其后一级电路对其前一级电路的影响 2 构成电路 一般为射级跟随器 即共集电极放大器 因为该电路输入电阻高 可减小放大器从前级所取的信号电流 而 它的输出电阻低 可减小负载变动对前级的影响 34 4 6石英晶体谐振器 一 石英晶体谐振器的等效电路 二 石英晶体的阻抗特性 三 石英谐振器的频率温度特性 P111 四 石英谐振器频稳度高的原因 35 一 石英晶体谐振器的等效电路 石英晶体的压电效应 当机械力作用于晶体片时 片的两面将产生电荷 反之 晶体片两面加不同极性的电压时 晶体的几何尺寸被压缩或伸张 则 当高频交流电压加于晶体片两端时 晶体片将随交变信号的变化而产生机械振动 当f外加 f固有 则产生谐振现象 36 2 石英晶体的在电路中的表示符号 3 等效电路 特点 等效电感Lq非常大 等效电容Cq和等效电阻rq非常小 非常高 37 1 串谐频率2 并谐频率3 两者的关系 二 石英晶体的阻抗特性 两者相差很小 38 4 电抗特性 rq 0 39 三 石英谐振器的频率温度特性 P111 四 石英谐振器频稳度高的原因 温度系数小 即频率随温度变化小 2 Q值非常高 在fs fp附近电抗曲线斜率很高 有利于稳频 3 当石英晶体与外部电路相连构成振荡器时 外电路参数变化对振荡频率的影响小 Cq C0 若分布电容Cn并在C0上 若外界电阻R并在C0上 R对Q值影响小 40 4 7石英晶体振荡器电路 一 并联晶振电路 二 串联晶振电路 三 泛音晶振电路 晶体工作在并联谐振频率fp与串联谐振频率fs之间 在fp附近 晶体等效为电感 晶体工作在串联谐振频率fs 晶体等效为短路 晶体工作在谐波频率上 41 一 并联晶振电路 c b型电路 皮尔斯电路 晶体工作在并联谐振频率fp与串联谐振频率fs之间 在fp附近 晶体等效为电感 42 1 振荡频率 43 讨论 调节C可使f0产生微小的变动 若C很大 取C 得 若C很小 取C 0 得 2 频率微调问题 44 可见 无论如何调节C f0总是在fp与fs之间 一般 C取得较小 使f0工作在稍低于fp的数值 通过外加电容C 使晶体达到标称频率fN fs fN fpfN 标称频率 45 46 二 串联晶振电路 晶体工作在串联谐振频率fs 晶体等效为短路 47 三 泛音晶振电路 泛音 石英片振动的机械谐波 自学 48 本章总结 理解 振荡的平衡条件稳定条件 计算 振荡器的起振条件振荡频率 频率稳定度 识图 1 根据三端式振荡器相位平衡条件的判断准则 会判断已知振荡电路能否振荡 2 判断已知振荡器属于哪一种振荡电路3 已知电路交流等效图 49 f01 f f02 f jX1 jX3 jX2 f03 f f0 感性 感性 容性 电感三点式 电容三点式 自己思考 50 1 电容三点式振荡器的特点是振荡波形 好 不好 振荡频率 高 不高 频